交流电机磁动势

1、第六章第六章交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势主要内容主要内容1 单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势2 三相绕组基波合成磁动势三相绕组基波合成磁动势圆形旋转圆形旋转磁动势磁动势 目的：研究交流绕组磁势的大小、性质和在气隙研究交流绕组磁势的大小、性质和在气隙中的分布规律。中的分布规律。 交流电流的磁势比较复杂，交流电流的磁势比较复杂，它不仅是时间函它不仅是时间函数，而且是空间函数。数，而且是空间函数。 假设假设 绕组中的电流随时间按正弦规律变化，不考虑高次谐绕组中的电流随时间按正弦规律变化，不考虑高次谐波电流；波电流； 槽内电流集中在槽中心处；槽内电流集中在槽中心处； 定、转子间

2、气隙均匀，不考虑由于齿槽引起的气隙磁定、转子间气隙均匀，不考虑由于齿槽引起的气隙磁导变化，即气隙磁导是常数；导变化，即气隙磁导是常数； 铁芯不饱和，忽略定、转子铁芯的磁压降。铁芯不饱和，忽略定、转子铁芯的磁压降。导体 线圈 线圈组 三相对称绕组从简单到复杂从简单到复杂6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势脉振磁势脉振磁势旋转磁势旋转磁势6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势一、整距线圈的磁动势一、整距线圈的磁动势c cLH dlN i SNAX6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势一、整距线圈的磁动势一、整距线圈的磁动势01mRF F

3、FemR02mRmlRSFe0mmFeRR0Feff0可认为磁动势主要消耗在两个气隙中可认为磁动势主要消耗在两个气隙中Ncic/2AXAxfc（Ncic/2）SNAX 假定线圈匝数为假定线圈匝数为Nc，电流为电流为ic，则线圈产生的磁势，则线圈产生的磁势fc=Ncic。 按全电流定律，按全电流定律， 在磁场中沿闭合路径的磁位降应等于在磁场中沿闭合路径的磁位降应等于该闭合磁力线的全电流：该闭合磁力线的全电流： Nc ic。 由于它两次经过气隙，忽略铁心磁位降，则每个气隙磁由于它两次经过气隙，忽略铁心磁位降，则每个气隙磁势应为：势应为： fc=Ncic/2。 以此类推，整个气隙中的磁势大小均为以此

4、类推，整个气隙中的磁势大小均为fc=Ncic/2。6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势一、整距线圈的磁动势一、整距线圈的磁动势每个气隙上的磁动势为：每个气隙上的磁动势为：c12ccfN ic2ciI costcc1222cccfN iItN cos它不仅是时间函数，而且是空间函数。它不仅是时间函数，而且是空间函数。SNAX时间函数时间函数6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势磁动势的空间函数磁动势的空间函数取绕组轴为纵坐标轴取绕组轴为纵坐标轴y，铁心内圆周长为横轴，铁心内圆周长为横轴Ncic/2AXAfc（Ncic/2）SNAX6.1单相绕组的磁动势单

5、相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势磁动势的空间函数磁动势的空间函数SNAX=0 整个磁势的高度随时间作正弦变化，但空间位置整个磁势的高度随时间作正弦变化，但空间位置不变不变脉振磁势脉振磁势，脉振磁势的频率取决于线圈中电流，脉振磁势的频率取决于线圈中电流频率。频率。Fc 2 6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势磁动势的波形磁动势的波形cc1222cccfN iItN cos6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势磁动势的波形磁动势的波形电流随着时间按正弦规律变化，则矩形波的幅电流随着时间按正弦规律变化，则矩形波的幅值大小随时间按正弦规律变化值大小随时间按正

6、弦规律变化cccccIWIWF9 . 02241 11( )2cos( )22cc cccfN i pNItp1; 22( )31; 22p 2411cos(coscos3cos5 .)235cccfN It135coscoscoscos3coscos5 .cccFtFtFt1331ccFF 11ccvFvF 6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势以基波为例以基波为例 既是既是时间的函数时间的函数，又是，又是空间空间的函数。的函数。当当一定一定， 在一个固定位置，即其磁势的在一个固定位置，即其磁势的大小随时间为余弦变化。大小随时间为余弦变化。当当t一定一定， 在一个固定时刻

7、，在整个气隙在一个固定时刻，在整个气隙，其磁势呈正弦变化。，其磁势呈正弦变化。11coscosccfFtf(,t)xFm1t1t2t3t4026.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势11coscosccfFt11coscosccfFt（1 1） 当当 t一定时，即磁势在空间一定时，即磁势在空间随随为正弦分布；当为正弦分布；当一定一定时时，在时间上随在时间上随 t按正弦规律按正弦规律振动。振动。（2 2）不论何时，）不论何时， f1有正、负最大值有正、负最大值 脉振脉振磁势磁势13,022f11cosmfFt 结论：结论：11coscosccfFt0, ,2f(,t)t1t2t

8、3t4026.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势二、线圈组的磁动势二、线圈组的磁动势q个脉振磁势在空间相差个脉振磁势在空间相差个槽矩角个槽矩角SNAX6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势二、线圈组的磁动势二、线圈组的磁动势6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势二、线圈组的磁动势二、线圈组的磁动势线圈组基波磁动势幅值为线圈组基波磁动势幅值为 Fq1=qFc1Kd16.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势二、线圈组的磁动势二、线圈组的磁动势线圈组基波磁动势幅值为线圈组基波磁动势幅值为分布因数分布因数Fq1=qFc1Kd

9、1单层线圈组基波磁动势瞬时值为单层线圈组基波磁动势瞬时值为1112 2coscosqcdpcfqN K K It短距系数短距系数6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势四、单相绕组的磁动势及其性质四、单相绕组的磁动势及其性质p对极电机有对极电机有p个（单层）线圈组（每组个（单层）线圈组（每组q个线匝）个线匝）串联或并联，组成串联或并联，组成a条并联支路，构成相绕组条并联支路，构成相绕组6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势四、单相绕组的磁动势及其性质四、单相绕组的磁动势及其性质每相绕组基波磁动势瞬时值为每相绕组基波磁动势瞬时值为12 2coscos cos

10、coswphphNKfItpFt6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势四、单相绕组的磁动势及其性质四、单相绕组的磁动势及其性质每相绕组基波磁动势幅值为每相绕组基波磁动势幅值为Fph112 20.9wwphNKNKFIIpp6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势五、单相基波脉振磁动势的分解五、单相基波脉振磁动势的分解11coscosphphfFt单相脉动磁动势的分解单相脉动磁动势的分解1111cos()cos()22phphFtFt11phphff111cos()2phphfFt1110;cos2phtFF1.(1)(2)(3)(4)(5)随着随着 t 的

11、增加，可看成整个波形在右方前进及在圆周为旋转波。的增加，可看成整个波形在右方前进及在圆周为旋转波。2.111cos()2phphfFt111;cos()222phtFF111;cos()2phtFF11313;cos()222phtFF1112 ;cos(2)2phtFF随着随着 t 的增加，可看成整个波形的增加，可看成整个波形在左方前进及在圆周为旋转波。在左方前进及在圆周为旋转波。SNSNSNSNSNSNSNSNSNSN结论：结论： 空间脉振磁势可以分解为空间脉振磁势可以分解为2个旋转分量，每个旋转分量个旋转分量，每个旋转分量的振幅只有原脉振磁势的一半的振幅只有原脉振磁势的一半 。旋转角速度

12、均为旋转角速度均为 且且方向相反。方向相反。 f与与f合成的合成的F始终在轴线上。始终在轴线上。 单相产生的单相产生的F为脉振，可以分解为为脉振，可以分解为2个旋转分量个旋转分量f与与f。只是一种分析方法，并非说单相产生的只是一种分析方法，并非说单相产生的F既是脉振又是既是脉振又是旋转磁势。旋转磁势。 当当f与与f 同时出现在同时出现在= /2时，合成时，合成F有最大值。有最大值。 t tFF+F-=0= 的正方向的正方向 11scosphfFcot111cos()2phphfFt111cos()2phphfFt6.1单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势脉振磁动势脉振磁动势五、单相基波脉振磁动势的

13、分解五、单相基波脉振磁动势的分解1260p nv则转速则转速n1为为160602vfnppn1为旋转磁势的同步转速为旋转磁势的同步转速6.2三相绕组基波合成磁动势三相绕组基波合成磁动势圆形旋圆形旋转磁动势转磁动势AiBiCimItAYCBZXsinsin(120 )sin(240 )AmBmCmiItiItiIt6.2三相绕组基波合成磁动势三相绕组基波合成磁动势圆形旋圆形旋转磁动势转磁动势180tXBZn1AYC 60tAXYCBZSNn160A120tXYCBZn1AiBiCitmI产生圆形旋转磁场产生圆形旋转磁场6.2三相绕组基波合成磁动势三相绕组基波合成磁动势圆形旋圆形旋转磁动势转磁动势

14、旋转电枢磁势的形成旋转电枢磁势的形成sin()AmiIt90t012t033t054tAmiI12AmiI 12AmiI sin()AmiItsin()AmiItsin()AmiIt)240(sin)120(sin)(sinCBtIitIitIimmmA90t012t033t054tmmAIiiIi21CBmCAmBIiiIi21mBAmCIiiIi2137386.2三相绕组基波合成磁动势三相绕组基波合成磁动势圆形旋圆形旋转磁动势转磁动势二、用数学去分析三相合成基波磁动势二、用数学去分析三相合成基波磁动势SNAXABC6.2三相绕组基波合成磁动势三相绕组基波合成磁动势圆形旋圆形旋转磁动势转磁动势二、用数学去分析三相合成基波磁动势二、用数学去分析三相合成基波磁动势6.2三相绕组基波合成磁动势三相绕组基波合成磁动势圆形旋圆形旋转磁动势转磁动势二、用数学去分析三相合成基波磁动势二、用数学去分析三相合成基波磁动势1111113cos()cos()2ABCphffffFtFt6.2三相绕组基波合成磁动势三相绕组基波合成磁动势圆形旋圆形旋转磁动势转磁动势二、用数学去分析三相合成基波磁动势二、用数学去分